Введение

Среди средств наблюдения за обстановкой, применяемых на подводных лодках, основное значение имеют пассивные средства и в частности средства шумопеленгования, работа которых не демаскирует подводную лодку и обеспечивает сохранение ею основного тактического преимущества - скрытности действия. Кроме того, благоприятные гидрологические условия и низкий уровень собственных помех обеспечивают возможность обнаружения сильношумящих надводных целей на очень больших дистанциях, доходящих до 200 км и более и превосходящих дальности действия любых других средств наблюдения.

Необходимость установки на современных кораблях большого количества разнообразной аппаратуры, широкий круг задач, решаемых гидроакустическими средствами, и стремление обеспечить максимальную экономию средств, габаритов и массы привели к появлению в составе их радиотехнического вооружения сложных многофункциональных гидроакустических комплексов, состоящих из большого числа разнообразных гидроакустических средств, конструктивно связанных между собой.

Ранее были рассмотрены общие вопросы, касающиеся гидроакустических средств, и дана обобщенная характеристика типового гидроакустического комплекса (ГАК). Очевидно, что следующий этап работы должен предусматривать изучение основных составных частей ГАК - его трактов. Исходя из этого ниже приводятся сведения, характеризующие особенности построения и работы устройств тракта шумопеленгования в звуковом диапазоне частот.

1.1. Назначение, решаемые задачи и функциональный состав тракта шп

Тракты шумопеленгования гидроакустических комплексов (ШП ГАК) являются пассивными средствами наблюдения, обеспечивающими поиск, обнаружение целей по сплошной части спектра шумового поля в звуковом диапазоне частот (ЗДЧ), а также измерение угловых координат для выработки целеуказания оружию.

Дополнительно тракт позволяет производить объективную классификацию целей оператором по характеру спектра и вырабатывать классификационные признаки в процессе длительного слежения за ними.

В наиболее полном объеме тракт ШП аналоговых и аналогово-цифровых (АЦ) ГАК решает следующие задачи:

• поиск, полуавтоматическое и автоматическое обнаружение одиночных сильношумящих и групповых надводных целей в ближней зоне акустической освещенности (БЗАО) и в дальних зонах акустической освещенности (ДЗАО);

• поиск, полуавтоматическое и автоматическое обнаружение одиночных срав­нительно малошумных подводных целей в ближней и первой ДЗАО;

• грубое определение угловых координат целей при их обнаружении с дискретной выдачей данных в счетно-решающее устройство (СРУ) систем управления оружием;

• точное определение угловых координат в процессе слежения за целями с непрерывной выдачей текущих значений в СРУ систем управления оружием;

• предварительная субъективная классификация целей оператором на слух (по характеру спектра шумов) и визуально (по признакам, выявляемым на экранах индикаторов);

• подготовка исходных данных для объективной классификации.

В ряде ГАК при использовании бортовых антенн в виде протяженной решетки тракт дополнительно решает задачи поиска, полуавтоматического обнаружения и определения координат целей с повышенной разрешающей способно­стью по курсовому углу (КУ) для выявления одиночных целей в составе группо­вой.

В качестве критериев при делении тракта на функциональные каналы используются класс решаемых задач (обнаружение или точное определение координат в процессе длительного сопровождения) и способ обзора пространства при обнаружении (круговой или секторный, последовательный или параллельный и т.д.).

Как правило, в состав тракта входят один или несколько каналов обнаружения и несколько каналов автоматического сопровождения целей (АСЦ)

Количество каналов определяется числом и разнообразием решаемых носителем тактических задач и возможностями размещения на нем аппаратуры с точки зрения массогабаритных характеристик.

Для типового тракта ЩП АЦ ГАК характерны (рис 1).

а) при использовании основной носовой цилиндрической антенны

• канал последовательного кругового обзора – ПКО;

• канал одновременного кругового обзора – ОКО;

• несколько идентичных каналов автоматического сопровождения целей АСЦ-1,АСЦ-2,... ,АСЦ-ЛГ;

• два идентичных устройства прослушивания - УПр-1, УПр-2, подключаемых независимо к любому из каналов АСЦ;

б) при использовании бортовой антенны в виде протяженной плоской решетки:

• канал бортового (последовательного секторного) обзора - БО (ПСО),

• дополнительный канал автоматического сопровождения целей –

АСЦ-Д;

• устройство прослушивания - УПр-3, подключаемое к каналу АСЦ-Д.

Рис. 1. Обобщенная структурная схема тракта ШП ЗДЧ

Акустическая антенна (АА) –предназначена для:

• преобразование акустической энергии в электрическую энергию,

• совместно с другими устройствами тракта шумопеленгования формирует и вращает ДН в горизонтальной плоскости (ГП) и вертикальной плоскости (ВП).

Канал последовательного кругового обзора (канал ПКО) - предназначен для:

преобразование акустической энергии в электрическую энергию,

формирования и вращает ДН в горизонтальной плоскости (ГП) и вертикальной плоскости (ВП), совместного с другими устройствами тракта шумопеленгования,

предварительной обработки сигнала при помощи предварительных усилителей (ПУ), которые решают задачи: предварительного усиления сигнала для снижения влияния электрических помех; защиты входных цепей тракта от сигналов большой интенсивности; предварительной частотной селекции и распределения стимулирующего сигнала при контроле работоспособности.

формирования и сканирования ДН в вертикальной плоскости ФрДН ВП,

додетекторной обработки ПФ и УОГ,

формирования и сканирования ДН в горизонтальной плоскости ФрДН ГП,

детекторной Д и последетекторной УПДО обработок,

отображения и регистрации информации УОИ и PC,

синхронизации и управления работой УСн.

Любое пассивное средство включает в свой состав четыре группы уст­ройств (рис.1.2), последовательно решающих задачи:

• пространственно-временную обработку (ПВО);

• частотно-временную обработку (ЧВО);

• принятия решения и отображения информации;

• синхронизации и управления работой.

Пространственно-временная обработка (ПВО) служит для предварительной оптимизации характеристик обнаружения и селекции сигналов в координатах пространство-время.

Другими словами, она начинается с приема информации и заканчивается формированием диаграммы направленности, обеспечивающей пространственную избирательность.

Эту задачу решают устройства преобразования энергии (акустическая антенна - АА), формирования временных распределений и суммирования входного сигнала (смеси полезного сигнала и помехи) (формирователи диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях - ФрДН).

Названные устройства в совокупности с сопутствующими им, например устройствами предварительной обработки УПрО, называют диаграммоформирующими устройствами.

Устройства частотно-временной обработки производят дальнейшее преобразование входного сигнала в интересах выделения полезного сигнала с заданными вероятностными характеристиками и передачу последнего в устройства отображения информации УОИ и регистрации сигналов PC для решения задач обнаружения цели, и для определения угловых координат целя в процессе длительного автоматического сопровождения ее.

При решении первой задачи используют в основном аддитивные и корреляционные обнаружители, реализующие максимальный метод пеленгования.

Во втором случае применяют обнаружители-пеленгаторы, реализующие нулевой метод пеленгования.

Рис. 1. 2. Упрощенная функциональная схема одного канал обнаружения и пеленгования тракта ШП

В обоих случаях схемы производят вычисление корреляционного интеграла. Однако при обнаружении вычисляется автокорреляционная функция входного процесса от двух половин рабочего сектора антенны, а при пеленговании - автокорреляционная функция входного процесса от одной половины рабочего сектора антенны и его производной от другой. Указанные задачи решают устройства додетекторной УДО, детекторной КД и последетекторной ПДО обработок. Взаимосвязь между устройствами и изменение режимов их работы осуществляют устройствами синхронизации и управления работой УСн.

При использовании бортовых антенн дополнительно включается коммута­тор борта (КмБ), а при сопряжении с УОИ цифрового вида - устройства преобра­зования информации в двоичный код (УПИ). Ряд устройств при комплексировании являются общетрактовыми и участвуют в работе всех или нескольких кана­лов (УОИ, ЦВС, УСн).